CN219098879U - 一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种用于河渠湖泊地表微污染水源净化装置，属于河渠湖泊微污染水净化技术领域，以此来解决河渠、湖泊等地表水水污染及水体修复问题，包括旋转推进器、进水系统、生物反应池、组合生物反应单元、出水系统和风光能量互补系统；所述生物反应池内装配进水系统、组合生物反应单元和出水系统；旋转推进器位于生物反应池底部外侧，进水系统位于生物反应池底部中心，组合生物反应单元位于生物反应池底，出水系统位于生物反应池上部，风光能量互补系统位于生物反应池上部。本实用新型可提高生物降解效率。

Description

一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置

技术领域

本实用新型属于河渠湖泊微污染水净化技术领域，具体涉及一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置。

背景技术

随着工农业的快速发展与居民生活水平的显著改善，各类污废水及废弃物与大气沉降污染物的累积加剧，导致河渠、湖泊等地表水水质以及地表水中的动植物资源及周边生态系统等受到明显的劣化影响，进而间接影响到人类的生命健康，所以河渠等地表水源净化成为社会各界关注的重点。

2019年4月生态部发布的《关于推荐先进水污染防治技术的通知》，强调了“黑臭水体治理及水体修复技术”作为先进技术推荐的重点领域。2022年9月生态部联合十二部门发布的《黄河生态保护治理攻坚战行动方案》，更是将“河湖生态保护治理”放在攻坚行动的首位。由此可见，国家政府对河渠、湖泊等地表水治理的高度重视。

目前，我国在河渠、湖泊等地表水污染面域大，集中治理成本高，分散治理难度高等一系列问题，亟需开发针对性技术装备，为流域周边居民提供良好生态环境。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种河渠湖泊地表微污染水源净化装置，以此来解决河渠、湖泊等地表水水污染及水体修复问题。

为实现以上目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，包括旋转推进器、进水系统、生物反应池、组合生物反应单元、出水系统和风光能量互补系统；

所述生物反应池内装配进水系统、组合生物反应单元和出水系统；旋转推进器位于生物反应池底部外侧，进水系统位于生物反应池底部中心，组合生物反应单元位于生物反应池底，出水系统位于生物反应池上部，风光能量互补系统位于生物反应池上部。

所述旋转推进器包括异形喇叭口、桨叶片和可调摆臂；所述可调摆臂为筒状结构，包括固定臂和可调臂，固定臂的一端通过支架吊装在异形喇叭口的上部，可调臂的一端与固定臂的另一端连接，可调臂的下部端口内设置超声液位探测器，桨叶片位于可调臂的末端。

所述进水系统包括喉管、喷射腔、环形螺旋栅条导流板和折流挡板；喉管竖直贯穿并固定在生物反应池的底部中心，喉管的下边缘向下伸出生物反应池底与旋转推进器的异形喇叭口螺纹连接，上边缘向上伸出生物反应池与喷射腔的下边缘固定连接，喷射腔位于喉管上方与喉管竖直连接，环形螺旋栅条导流板的内环卡扣连接在喷射腔上边缘，外环通过固定支架卡扣连接在生物反应池内壁，外环外边缘直径小于生物反应池内径，与生物反应池池壁之间保持间距，且安装高度低于出水系统，折流挡板与喷射腔通过支架连接，固定在喷射腔上部。

所述环形螺旋栅条导流板呈倒伞状，纵向上低于折流挡板水平高度的部分采用多条螺旋状栅条形式；纵向上高于折流挡板水平高度的的部分采用伞板曲面形式，呈向上微凸弧面。

所述折流挡板的高度高于喷射腔与环形螺旋栅条导流板连接的水平面，并与环形螺旋栅条导流板间设有空隙。

所述喉管的直径小于异形喇叭口的下边缘直径和喷射腔上边缘直径。

所述生物反应池的主体采用钢筋结构，池底为圆形或方形，池底内壁和内侧壁采用轻质板材封闭，池底外部与外侧壁用泡沫板包裹封闭，泡沫板外包裹浮力气囊。

所述组合生物反应单元包括无动力风帽、U型穿孔曝气管、笼型圆柱填料固定架和组合填料，所述笼型圆柱填料固定架通过卡扣固定在生物反应池底部，笼型圆柱填料固定架外周均匀分布有若干组合填料，组合填料的上下端分别系在笼型圆柱填料固定架的上下环上，U型穿孔曝气管的水平管贴近生物反应池池底，一侧立管位于笼型圆柱填料固定架中心，顶端套接无动力风帽，另一侧立管竖直固定在生物反应池池壁，环形螺旋栅条导流板的倒伞状上盖采用支架连接在该立管顶端，并与该立管顶部留有间隙；无动力风帽顶端高度至少高于倒伞状上盖盖顶1米以上；U型穿孔曝气管的孔口均匀分布在组合生物反应单元的顶面以下。

所述出水系统包括环形集水槽、三角堰板、出水口和止逆板，环形集水槽固定在生物反应池上部池壁，顶部高度低于生物反应池上沿，三角堰板位于环形集水槽的内侧，2/3的高度淹没于生物反应池池面，出水口对称布置在环形集水槽内侧，位于生物反应池壁上，出水口下沿安装高度低于生物反应池池面，止逆板安装在出水口位置对应的生物反应池壁外侧。

所述风光能量互补系统包括风光互补机架，风光互补机架位于生物反应池上方，风光互补机架的两侧分别设有太阳能板，顶端设有风力叶轮，底部设有驱动电机，所述风光能量互补系统还包括储能电池、多功能控制器及配套控制电路与信号线路、辅助件和电缆，多功能控制器内含制动导航系统模块、液位信号采集存储模块与紧急归位系统模块，所述可调摆臂内部连接多功能控制器输出的控制电路与信号反馈线路。

本实用新型的有益效果如下：

1. 本实用新型借助太阳能板、风力叶轮提供光伏能与风能，因二者的产能特点，联合使用可形成能量互补，将能量存储于储能电池后，可为多功能控制器与驱动电机提供电力保障。

2. 本实用新型生物反应池内，旋转推进器工作时产生局部涡流带动水流进入进水系统，形成进水分配区；顺序流经组合生物反应单元时，完成水、气、固三相混合并进行生物降解，形成混合液反应区；混合液沿生物反应池池壁缓慢升流，过程完成泥水分离，形成缓冲区；分离后上清液经出水系统流出反应池外，剩余泥水混合物回流至进水分配区，继续在生物反应池内循环，提高生物降解效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的整体剖面图；

图3为本实用新型的旋转推进器示意图；

图4为本实用新型环形螺旋栅条导流板示意图;

图5为本实用新型环形螺旋栅条导流板俯视图：

图6为本实用新型出水系统示意图；

图7为本实用新型折流挡板示意图；

其中：1-旋转推进器；2-进水系统；3-生物反应池；4-组合生物反应单元；5-出水系统；6-风光能量互补系统；7-浮力气囊；8-异形喇叭口；9-喉管；10-喷射腔；11-环形螺旋栅条导流板；12-折流挡板；13-组合填料；14-无动力风帽；15-笼型圆柱填料固定架；16-U型穿孔曝气管；17-三角堰板；18-环形集水槽；19-出水口；20-风力叶轮；21-太阳能板；22-驱动电机；23-支架。

具体实施方式

结合附图，对本实用新型做进一步说明。

如图所示，一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，包括旋转推进器1、进水系统2、生物反应池3、组合生物反应单元4、出水系统5、风光能量互补系统6和浮力气囊7。

进一步地，旋转推进器1安装在本净化装置底部，位于生物反应池与浮力气囊体外，包括异形喇叭口、浆叶片、可调摆臂、液位探测器。异形喇叭口上边缘与进水系统中的喉管9下部螺口连接，同时用来固定旋转推进器。可调摆臂为筒状结构，内部连接风光互补系统内置多功能控制器输出的控制电路与信号反馈线路。可调摆臂上部分为固定臂，支架吊装在异形喇叭口上部，起固定可调摆臂作用，摆臂直径小于吊装水平位异形喇叭口口径，二者间留有空隙，满足正常水量流进本装置；可调摆臂下部分为可调臂，由控制电路调控方向与角度，可调摆臂下部端口内置超声液位探测器，通过信号反馈线路反馈液位信号，实现本净化装置沿提前设定航行路线行驶与航行路线的修订。浆叶片固定在可调摆臂下部，由风光能量互补系统6的驱动电机带动旋转，在周边水体产生局部涡流，带动裹挟大量空气与泥沙水流切向进入旋转推进器1异形喇叭口，在异形喇叭口内借助离心运动将密度大的无机砂分离，沿异形喇叭口边缘排回水体，剩余悬浮物随水流进入生物反应池进水系统。

进一步地，生物反应池3主体采用钢筋结构，池底可为圆形或方形，其中内部池底与壁面采用轻质板材封闭，外部池底与壁面先用泡沫板包裹封闭，泡沫板外包裹浮力气囊7。生物反应池3内装配进水系统2、组合生物反应单元4、出水系统5，其中，进水系统2设置在生物反应池3池底中心，组合生物反应单元4安装在生物反应池3池底，一般采用多个组合生物反应单元4，并将其均匀分布在生物反应池3内部，出水系统5安装在生物反应池上部。生物反应池内，旋转推进器1工作时产生局部涡流带动水流进入进水系统2，形成进水分配区；顺序流经组合生物反应单元4时，完成水、气、固三相混合并进行生物降解，形成混合液反应区；混合液沿生物反应池池壁缓慢升流，过程完成泥水分离，形成缓冲区；分离后上清液经出水系统5流出反应池外，剩余泥水混合物回流至进水分配区，继续在生物反应池内循环，提高生物降解效率。

进一步地，进水系统2位于生物反应池3底部中心区域，包括喉管9、喷射腔10、折流挡板12、环形螺旋栅条导流板11。喉管9竖直贯穿并固定在生物反应池3底中心，喉管9下边缘向下伸出生物反应池3底与旋转推进器1螺口连接；喉管9上边缘向上伸出生物反应池底与喷射腔10下边缘固定连接。喷射腔10位于喉管上方与喉管竖直连接，喷射腔10上边缘与环形螺旋栅条导流板11内环卡扣连接。折流挡板12与喷射腔10采用支架23连接，固定安装在喷射腔10上部，高度高于喷射腔10与环形螺旋栅条导流板11连接的水平面，并与环形螺旋栅条导流板11间留有空隙，既可以不扰动缓冲区沉淀过程，又可以满足剩余泥水回流至混合液反应区。喉管9直径远小于旋转推进器1异形喇叭口下边缘喷直径和射腔上边缘直径，水流经异形喇叭口进入喉管9，由于喉管9处接触面的收缩，水流流速加快，利于引导外部水流进入进水系统。高速水流经喷射腔，被其上方折流挡板阻挡回落，过程又经环形螺旋栅条导流板的螺旋栅条分化，最后形成细小水珠，便于与组合生物反应单元4中的生物膜泥与导入空气混合，使得生物降解反应更充分。

进一步地，环形螺旋栅条导流板11的内环卡扣连接在喷射腔10上边缘，外环通过固定支架卡扣连接在在生物反应池3内壁，外环外边缘直径小于与生物反应池3内尺寸，与生物反应池池壁之间保持一定间距，且安装高度低于出水系统，用来引流混合液由生物反应区缓慢进入缓冲区。环形螺旋栅条导流板结构上呈倒伞状，纵向高度上低于折流挡板水平高度的部分采用多条螺旋状栅条形式，用来均匀配水并细化进水水流；纵向上高于折流挡板水平高度的的部分采用伞板曲面形式，呈向上微凸弧面，借助浅池理论，利于混合液在缓冲区域进行泥水分离，并引导剩余泥水经折流挡板周边缝隙进入进水分配区，与细化进水充分混合，并实现生物反应池内循环流动。

进一步地，组合生物反应单元4包括无动力风帽14、U型穿孔曝气管、笼型圆柱填料固定架15、组合填料13。每一个组合生物反应单元4内配置一个笼型圆柱填料固定架15，笼型圆柱填料固定架15卡扣固定在生物反应池池底。组合填料的上下端分别系在笼型圆柱填料固定架的上下环上，多组组合填料均匀散布在笼型圆柱填料固定架外周，生物反应池正常运行时，将在组合填料上附挂生物膜泥，生物膜泥上聚集大量微生物，用来降解微污染水源中的有机污染物。每个笼型圆柱填料固定架15配置一个U型穿孔管，U型穿孔管的水平管贴近生物反应池池底；一侧立管位于笼型圆柱填料固定架中心，顶端套接无动力风帽14；另一侧立管竖直固定在生物反应池池壁，倒伞状上盖采用支架连接在该立管顶端，并与该立管顶部留有一定间隙；无动力风帽顶端高度至少高于倒伞状上盖盖顶1米以上；U型穿孔管的孔口均匀分布在组合生物反应单元4顶面以下，可为组合生物反应单元提供充足空气，创造适宜生物反应条件。

进一步地，出水系统4包括环形集水槽18、三角堰板17、出水口19、止逆板。环形集水槽内侧固定在生物反应池3上部池壁，槽顶高度低于生物反应池上沿。三角堰板17安装在环形集水槽18内侧，堰板三分之二高度淹没于生物反应池池面，出水口18对称布置在环形集水槽内侧生物反应池壁上，出水口下沿安装高度低于生物反应池池面。止逆板安装在出水口位置对应的生物反应池壁外侧，用以防止遇不良天气或突发意外情况时污染水源从出口处倒灌进入生物反应池，对正常运行造成冲击。

进一步地，风光互补能量系统6，具体包括风光互补机架、太阳能板21、风力叶轮20、储能电池、多功能控制器及配套控制电路与信号线路、辅助件、驱动电机22、电缆。多功能控制器内含制动导航系统模块、液位信号采集存储模块与紧急归位系统模块，完成路线导航、修正路线及紧急情况下应急停靠。

具体实施步骤如下：

1、风光互补系统

借助太阳能板21、风力叶轮20提供光伏能与风能，因二者的产能特点，联合使用可形成能量互补，将能量存储于储能电池后，可为多功能控制器与驱动电机提供电力保障。

多功能控制器主要由导航制动系统模块、液位信号采集存储模块与紧急归位系统模块三个功能模块组成。导航制动系统模块通过提前设置的导航路线，调节可调摆臂方向与角度，控制本河渠湖泊等微污染水源的净化装置航行路线，并反馈信号给上位机，提供装置位置信息；液位信号采集存储模块用以采集可调摆臂内置超声液位计液位信号，并对其进行存储，用以修订导航制动系统的导航路线；紧急归位系统模块在恶劣天气或设备异常检修需紧急或临时停靠的情况启动，用以实现最快速度停靠，降低运行风险。

2、生物反应池

首先，风光互补系统给驱动电机供电，由驱动电机带动旋转推进器1浆叶片旋转，在周边水体产生局部涡流，带动裹挟大量空气与泥沙的水流切向进入旋转推进器1异形喇叭口，在异形喇叭口内借助离心运动将密度大的无机砂分离，沿异形喇叭口边缘排回水体，剩余悬浮物随水流进入生物反应池进水分配区。

然后，在进水分配区内因为喉管处变径收缩，在该处形成高速水流，经喷射腔，被其上方折流挡板阻挡回落，过程经环形螺旋栅条导流板的螺旋栅条，最后形成细小水珠，进入混合液反应区，与组合生物生物反应单元内的固相生物膜泥和通过U型穿孔管引流空气充分混合，在设定停留时间内完成生物降解反应，去除相应污染物。

最后，借助水流动量，混合液沿环形螺旋栅条导流板的外边缘缝隙进入生物反应池的缓冲区。在缓慢升流过程中，据浅池理论，进一步实现泥水分离。分离后的上清液经由出水系统的三角堰板17进入环形集水槽18，后由出水口19，经止逆板排入外部水体；分离后的剩余泥水沿环形螺旋栅条导流板上半部分伞板曲面下滑，在环形螺旋栅条导流板下半部分螺旋栅条处与进水混合，形成生物反应池内的循环流态，组合生物反应单元借其回流过程氧量变化进一步创造不同氧浓度区域，更好地提升生物反应池处理效果。

Claims (10)

1.一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：包括旋转推进器（1）、进水系统（2）、生物反应池（3）、组合生物反应单元（4）、出水系统（5）和风光能量互补系统（6）；

所述生物反应池（3）内装配进水系统（2）、组合生物反应单元（4）和出水系统（5）；旋转推进器（1）位于生物反应池（3）底部外侧，进水系统（2）位于生物反应池（3）底部中心，组合生物反应单元（4）位于生物反应池（3）底，出水系统（5）位于生物反应池（3）上部，风光能量互补系统（6）位于生物反应池（3）上部。

2.根据权利要求1所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述旋转推进器（1）包括异形喇叭口（8）、桨叶片和可调摆臂；所述可调摆臂为筒状结构，包括固定臂和可调臂，固定臂的一端通过支架吊装在异形喇叭口（8）的上部，可调臂的一端与固定臂的另一端连接，可调臂的下部端口内设置超声液位探测器，桨叶片位于可调臂的末端。

3.根据权利要求2所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述进水系统（2）包括喉管（9）、喷射腔（10）、环形螺旋栅条导流板（11）和折流挡板（12）；喉管（9）竖直贯穿并固定在生物反应池（3）的底部中心，喉管（9）的下边缘向下伸出生物反应池（3）底与旋转推进器（1）的异形喇叭口（8）螺纹连接，上边缘向上伸出生物反应池（3）与喷射腔（10）的下边缘固定连接，喷射腔（10）位于喉管（9）上方与喉管（9）竖直连接，环形螺旋栅条导流板（11）的内环卡扣连接在喷射腔（10）上边缘，外环通过固定支架卡扣连接在生物反应池（3）内壁，外环外边缘直径小于生物反应池（3）内径，与生物反应池（3）池壁之间保持间距，且安装高度低于出水系统（5），折流挡板（12）与喷射腔（10）通过支架（23）连接，固定在喷射腔（10）上部。

4.根据权利要求3所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述环形螺旋栅条导流板（11）呈倒伞状，纵向上低于折流挡板（12）水平高度的部分采用多条螺旋状栅条形式；纵向上高于折流挡板（12）水平高度的部分采用伞板曲面形式，呈向上微凸弧面。

5.根据权利要求3所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述折流挡板（12）的高度高于喷射腔（10）与环形螺旋栅条导流板（11）连接的水平面，并与环形螺旋栅条导流板（11）间设有空隙。

6.根据权利要求3所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述喉管（9）的直径小于异形喇叭口（8）的下边缘直径和喷射腔（10）上边缘直径。

7.根据权利要求1所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述生物反应池（3）的主体采用钢筋结构，池底为圆形或方形，池底内壁和内侧壁采用轻质板材封闭，池底外部与外侧壁用泡沫板包裹封闭，泡沫板外包裹浮力气囊（7）。

8.根据权利要求3所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述组合生物反应单元（4）包括无动力风帽（14）、U型穿孔曝气管（16）、笼型圆柱填料固定架（15）和组合填料（13），所述笼型圆柱填料固定架（15）通过卡扣固定在生物反应池（3）底部，笼型圆柱填料固定架（15）外周均匀分布有若干组合填料（13），组合填料（13）的上下端分别系在笼型圆柱填料固定架（15）的上下环上，U型穿孔曝气管的水平管贴近生物反应池（3）池底，一侧立管位于笼型圆柱填料固定架（15）中心，顶端套接无动力风帽（14），另一侧立管竖直固定在生物反应池（3）池壁，环形螺旋栅条导流板（11）的倒伞状上盖采用支架连接在该立管顶端，并与该立管顶部留有间隙；无动力风帽顶端高度至少高于倒伞状上盖盖顶1米以上；U型穿孔曝气管（16）的孔口均匀分布在组合生物反应单元（4）的顶面以下。

9.根据权利要求1所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述出水系统（5）包括环形集水槽（18）、三角堰板（17）、出水口（19）和止逆板，环形集水槽（18）固定在生物反应池（3）上部池壁，顶部高度低于生物反应池（3）上沿，三角堰板（17）位于环形集水槽（18）的内侧，2/3的高度淹没于生物反应池（3）池面，出水口（19）对称布置在环形集水槽（18）内侧，位于生物反应池（3）壁上，出水口（19）下沿安装高度低于生物反应池（3）池面，止逆板安装在出水口（19）位置对应的生物反应池（3）壁外侧。

10.根据权利要求2所述的一种用于河渠湖泊微污染水源的净化装置，其特征在于：所述风光能量互补系统（6）包括风光互补机架，风光互补机架位于生物反应池（3）上方，风光互补机架的两侧分别设有太阳能板（21），顶端设有风力叶轮（20），底部设有驱动电机（22），所述风光能量互补系统还包括储能电池、多功能控制器及配套控制电路与信号线路、辅助件和电缆，多功能控制器内含制动导航系统模块、液位信号采集存储模块与紧急归位系统模块，所述可调摆臂内部连接多功能控制器输出的控制电路与信号反馈线路。

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